中文名 | 连续梁 | 外文名 | continuousbeam |
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拼 音 | lianxuliang | 释 义 | 有三个或三个以上支座的梁 |
简 称 | 连梁 | 应用领域 | 建筑、桥梁、航空等工程中 |
属 性 | 属静不定结构 |
最早得到三弯矩方程的是法国的B.P.E.克拉珀龙(1849)和H.贝尔托(1855),他们得到的方程组只适用于支座等高、跨距相等并受均布横向载荷的连续梁。后来德国的H.舍夫勒等人将方程组推广到支座不等高的情况。法国的J.布雷斯进一步又推广到跨距不等并且载荷任意分布的情况。20世纪初,捷克斯洛伐克的K.A.恰利谢夫和美国的H.克罗斯为便于工程运用,又提出逐次近似的力矩分配法。50年代后期以来,发展出用有限元法解连续梁的多种标准程序。
有三个或三个以上支座的梁。连续梁有中间支座,所以它的变形和内力通常比单跨梁要小,因而在工程结构(如桥梁)和机件中应用很广。
连续梁属静不定结构,可用力法求解其中的内力。具体方法是,对n跨连续梁(图1a),将它在每个内部支座处断开,变为铰链连接,化成n根简支梁,并以各支座处的弯矩Mi(i=1,2,…,n-1)为多余的未知内力,就得到一个力法的基本系统(图1b),而每个内部支座左右两根梁形成一个单位系统(图2)。根据转角的连续条件,支座左右梁端的转角应该相等,即
运用单位载荷法计算该转角,可得到力法的方程组。对于用同一材料制成的连续梁,这组方程为:
式中Li为第i个跨的跨距;Ii为第i个跨上的梁截面的惯性矩(见截面的几何性质);fi是第i个支座的单位系统中各外载荷(集中力、分布力、力矩)的函数,外载荷给定后,它就是确定的。由于每个方程中含有三个支座力矩,所以这个方程组称为三弯矩方程组,简称三弯矩方程。它的系数矩阵为三对角线矩阵。通过上述方法得到的三弯矩方程,便于在数学上求解(见变形分配法)。
上部结构由连续跨过三个以上支座的梁作为主 要承重结构的桥梁。这种桥在恒载作用下,由于支点 负弯矩的卸载作用,跨中最大正弯矩显著减小,因此 用在较大跨径时将较简支梁桥经济。连续梁在每个 墩台上只需设一个支座,桥墩宽度小,节省材料;而 且梁连续通过支座,接缝少,行车平顺,因此对高速 行车有利。但连续梁为超静定结构,支座变位将引起 结构内力的变化,适用于地质良好的桥位处,可用钢 筋混凝土、预应力混凝土和钢材等建成。
连续梁构造特征
数跨简支梁在纵向连成一整体,即成为连续梁。与简支梁相比,连续梁减少了桥墩上的接缝,改善了行车条件。
连续梁受力特征
连续梁在支座处增大梁高,减小跨中正弯矩,与简支梁相比,减小跨中正弯矩,使桥梁恒载减小,自重减轻,这是连续梁肥力的突出特征。在跨径大于80m的大跨度预应力混凝土连续梁桥,在除去景观或其他特殊要求时,一般主梁采用变高度形式,高度变化基本与内力变化相适应。虽然跨中弯矩减小了,但支点处上缘产生了负弯矩,易发生裂缝后受水侵蚀。
在通常情况下,连续梁桥在墩顶只设一组支座,为了减小支座处负弯矩峰值,可采用双支座。
连续梁跨径布设特征
(1)对于大、中跨径的预应力混凝土连续梁桥,一般采用不等跨布置,但多于三跨的连续梁桥,其中跨一般采用等跨布置.
(2)当采用多于两跨的连续梁桥时,其边跨一般为中跨的0.65~0.7倍。当边跨采用中跨的0.5倍或更小时,在桥台上需设拉力支座或压重。
(3)两种跨度的多跨连续梁相衔接时,宜设过渡跨,过渡跨的跨径一般为相邻跨径的平均值。
(4)当受到桥址处地形、河床断面形式、通航(车)净空及地质条件限制,需要修建一两个大跨,而总桥长又不需太长时,往往用多孔小边跨与较大的中间跨相配合,跨径从中向外递减。当大小跨径相差悬殊时,应根据具体条件,设置拉力墩或压重孔。
在几个桥墩上。在荷载作用时,主梁的不同截面上有的有正弯矩,有的有负弯矩,而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样,可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3~5孔做成一联,在一联内没有桥面接缝,行车较为顺适。连续梁桥施工时,可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年,在架设预应力混凝土连续梁时,成功地采用了顶推法施工,即在桥梁一端(或两端)路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔,使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩,构造比较复杂。此外,连续梁桥的主梁是超静定结构,墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此,连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥,是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥,它的跨径为376米。